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QQ交談力科PCIE飛線測(cè)試套件使用技巧
最近更新時(shí)間：2014-3-14
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目前常用的力科PCIE飛線測(cè)試套件分GEN2和GEN3 2種規(guī)格，GEN2的型號(hào)可以進(jìn)行2.5G/5G速率測(cè)試，GEN3型號(hào)用于2.5GT/s,5GT/s及8GT/s速率測(cè)試。本篇從使用角度出發(fā)，介紹了力科PCIE飛線測(cè)試套件使用中一般性的問(wèn)題及注意事項(xiàng)，以及相關(guān)飛線測(cè)試特殊性帶來(lái)的一些挑戰(zhàn)及解決方法，重點(diǎn)是協(xié)助用戶來(lái)抓取合格的數(shù)據(jù)，供PCIE總線開(kāi)發(fā)及測(cè)試工程師參考。
力科PCIE分析儀使用的一般注意事項(xiàng)及常見(jiàn)問(wèn)題
建議工程師在使用分析儀的之前，花點(diǎn)時(shí)間看一下分析儀軟件（簡(jiǎn)稱軟件）自帶的規(guī)格書(shū)，使用手冊(cè)及應(yīng)用指南：
C:\Program Files (x86)\CATC\PETracer\DataSheet – 規(guī)格書(shū)目錄
C:\Program Files (x86)\CATC\PETracer\Documents – 手冊(cè)目錄
C:\Program Files (x86)\CATC\PETracer\AppNotes – 使用指南目錄
相關(guān)內(nèi)容方便大家快速掌握基本操作及注意事項(xiàng)
a 錄制設(shè)置技巧
開(kāi)始錄制的時(shí)候如果我們不知道當(dāng)前總線寬度，速度和極性，可以這樣做：
圖1 PETracer 中的錄制設(shè)置
將 圖1中1/2/3的位置設(shè)為自動(dòng)檢測(cè)時(shí)，硬件連接正常時(shí)運(yùn)行協(xié)議分析軟件，我們能看到如下圖結(jié)果：
圖2 PETracer 中的狀態(tài)顯示
可以看到連接的寬度，速度及連接的質(zhì)量（綠色圓點(diǎn)表示連接正常，黃色及紅色的圓點(diǎn)表名連接有問(wèn)題），以及連接的極性（以圓圈內(nèi)的加號(hào)+ 及減號(hào) – 表示信號(hào)的正負(fù)極性）。依據(jù)此，我們就可以將圖一中原來(lái)設(shè)為自動(dòng)的位置設(shè)為固定的參數(shù)。這樣做的原因是，盡管這些自動(dòng)設(shè)置給使用帶來(lái)方便，當(dāng)我們不知道總線的速度，寬度及l(fā)ane極性的時(shí)候，我們可以方便地利用AUTO選項(xiàng)來(lái)抓到碼流。但這是有代價(jià)的，AUTO的設(shè)置意味分析儀必須花更多的時(shí)間，更多的資源來(lái)檢查這些可能會(huì)變化的參數(shù)，帶來(lái)的問(wèn)題是在檢測(cè)速度變化，寬度變化等改變的時(shí)候，需要花更多的時(shí)間來(lái)鎖定信號(hào)，這對(duì)于檢查變化中發(fā)生的問(wèn)題的狀況是不利的。建議，盡可能使用靜態(tài)的參數(shù)設(shè)置，如必須分析改變過(guò)程的問(wèn)題時(shí)，則再改變對(duì)應(yīng)的設(shè)置為自動(dòng)狀態(tài)。
但是當(dāng)連接不好時(shí)怎么辦？可以從軟件的狀態(tài)欄及實(shí)際分析儀顯示面板的狀態(tài)LED的顏色可以看出來(lái)，相應(yīng)于表示連接正常的綠色，連接不良時(shí)，軟件及分析儀顯示狀態(tài)以黃色及紅色表示。連接不良時(shí)，是無(wú)法抓取正常的數(shù)據(jù)的，因此要檢查分析儀，連接電纜，連接器及測(cè)試平臺(tái)，確認(rèn)上述部分均工作正常。
強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)，當(dāng)抓取上電或掉電過(guò)程，連接速度或?qū)挾茸兓瘏f(xié)議過(guò)程時(shí)，瞬態(tài)錯(cuò)誤是允許的，協(xié)議分析儀需要時(shí)間去鎖定信號(hào)，過(guò)程中必然會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤數(shù)據(jù)。相應(yīng)地，圖一中對(duì)應(yīng)的自動(dòng)檢測(cè)參數(shù)就必須也設(shè)定為自動(dòng)狀態(tài)。
b ASPM電源管理
規(guī)格定義PCIE的連接可以在L0，L0s及L1直接切換，這是由硬件控制的，取決于當(dāng)前系統(tǒng)PCIE總線的忙閑狀態(tài)，跟設(shè)計(jì)有關(guān)。我們都知道，PCIE總線只有在全功率狀態(tài)（L0，POLLING和RECOVERY等）才能獲取正常的碼流，其他低功耗狀態(tài)L0s，L1，L2， L3等狀態(tài)總線連接是關(guān)掉的。因此我們需要在待測(cè)系統(tǒng)中關(guān)掉ASPM，讓連接一直保持正常，這也是分析儀正常工作的條件之一，當(dāng)然如果必須要在ASPM狀態(tài)調(diào)試除外。ASPM功能可以通過(guò)寫(xiě)配置空間的控制寄存器對(duì)應(yīng)的位來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)從L0s狀態(tài)回L0時(shí)，力科的分析儀zui少需要16-20個(gè)FTS（具體跟連接的速度及寬度有關(guān)）才能鎖定信號(hào)。
c 內(nèi)部時(shí)鐘，外部時(shí)鐘及SSC時(shí)鐘（Spread Spectrum Clocking）
分析儀面板上有外部時(shí)鐘輸入插頭，同時(shí)軟件中也有對(duì)應(yīng)的外部及內(nèi)部時(shí)鐘選項(xiàng)。這代表什么意思呢？通常情況下，PCIE默認(rèn)使用固定時(shí)鐘頻率，也就是不使用擴(kuò)頻技術(shù)SSC時(shí)鐘，這時(shí)使用外部或者分析儀內(nèi)部時(shí)鐘應(yīng)該說(shuō)沒(méi)有很大的差別，原因是時(shí)鐘頻率是固定的，分析儀前端PLL可以相對(duì)容易地從碼流中恢復(fù)時(shí)鐘并與本地時(shí)鐘鎖定，當(dāng)然用外部時(shí)鐘鎖定會(huì)更好些, 尤其在定位ASPM相關(guān)問(wèn)題的時(shí)候。
另外一種情況是SSC擴(kuò)頻時(shí)鐘打開(kāi)時(shí)，這時(shí)從碼流中恢復(fù)時(shí)鐘與鎖定，會(huì)比較困難。是接外部時(shí)鐘輸入，以便快速鎖定信號(hào)。這點(diǎn)在PETracer軟件6.53及以后版本有改變，軟件已經(jīng)做到SSC擴(kuò)頻時(shí)鐘時(shí)可以鎖定信號(hào)，但具體情況跟信號(hào)品質(zhì)有關(guān)。如果SSC擴(kuò)頻時(shí)鐘打開(kāi)時(shí)分析儀無(wú)法以內(nèi)部時(shí)鐘正常抓取數(shù)據(jù)，這時(shí)依然要考慮以外部時(shí)鐘來(lái)恢復(fù)數(shù)據(jù)。
d 分析儀面板顯示連接正常，但抓不到包
這種情況下通常的問(wèn)題，都是因?yàn)榉治鰞x的lane的序號(hào)（多l(xiāng)ane配置，非x1的情況），極性或者lane的寬度設(shè)定跟實(shí)際不符合，因此無(wú)法解析正確的數(shù)據(jù)或者顯示解析錯(cuò)誤。正確的做法是改變lane序號(hào)，極性或者lane寬度，然后再嘗試抓一段碼流看看出錯(cuò)情況。如果，能正常工作了，那顯然對(duì)應(yīng)的某項(xiàng)設(shè)定原來(lái)是錯(cuò)誤的。
一般這種情況下，針對(duì)多l(xiāng)ane的配置，抓的包中一般會(huì)看到只有Ordered Sets被解碼處理，其他的部分會(huì)出現(xiàn)很多的IDLE 符號(hào)錯(cuò)誤或者其他很多類型的錯(cuò)誤，并且數(shù)量非常多。這是必須考慮到Lane的排序錯(cuò)誤或者寬度不符合的情況。這是因?yàn)椋瑓f(xié)議規(guī)定Ordered Set在每個(gè)lane上都有同時(shí)發(fā)送，但DLLP和TLP包會(huì)按字節(jié)順序，分散在每個(gè)lane上。因此lane順序不對(duì)或者寬度不對(duì)，可以想象出分析儀是無(wú)法恢復(fù)正常的DLLP或者TLP包。
另外要考慮是否圖一中錄制選項(xiàng)中1 設(shè)定錯(cuò)誤，把速度設(shè)為自動(dòng)，再嘗試一下，分析抓取數(shù)據(jù)的正確速度。
e 充分利用軟件提供的Traffic Summary Report， 如下圖示：
圖2 PETracer 中的Traffic Summary Report
軟件的各項(xiàng)功能都對(duì)使用者提供幫助，這兒Traffic Summary Report 可以幫助我們定性地了解分析儀抓包的出錯(cuò)情況，從窗口欄我們可以看到，上行（Upstream）和下行（Downstream）的錯(cuò)包統(tǒng)計(jì)；從錯(cuò)包的方向及相對(duì)錯(cuò)誤的多少，我們能知道當(dāng)時(shí)2個(gè)方向連接的健康狀況，當(dāng)我們調(diào)整或者更換電纜，改變探頭參數(shù)的以后，能從前后錯(cuò)誤報(bào)告的內(nèi)容變化，大概知道更改的效果是變好或者變差了，從而知曉需要調(diào)整的方式。當(dāng)然，當(dāng)連接過(guò)程為嘗試連接（TRAINING）狀態(tài)時(shí)，這是發(fā)生的數(shù)據(jù)包錯(cuò)誤時(shí)正常現(xiàn)象，這點(diǎn)必須加以區(qū)別。
簡(jiǎn)而言之，了解協(xié)議和分析儀操作，就能很快的利用之來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題。下面介紹一些相關(guān)飛線測(cè)試的注意點(diǎn)。
針對(duì)飛線測(cè)試注意事項(xiàng)及常見(jiàn)問(wèn)題
嵌入式的系統(tǒng)中PCIE總線電路就沒(méi)有我們熟悉的不同寬度的PCIE插槽，系統(tǒng)通過(guò)匹配電阻，隔直電容及傳輸線，用差分信號(hào)對(duì)直接把PCIE設(shè)備兩兩連接在一起。考慮到FR4的PCB基板介質(zhì)，100歐姆的差分傳輸線特征阻抗，設(shè)計(jì)的走線寬度一般都在5-8mil之間，差分線相互間距也小于10mil，這對(duì)焊接的實(shí)際操作帶來(lái)困難。更加頭疼的一點(diǎn)是，一般設(shè)計(jì)中都不會(huì)預(yù)留PCIE信號(hào)輸出點(diǎn)或者測(cè)試點(diǎn)。可以想象，在這樣的系統(tǒng)中要接出PCIE的信號(hào)進(jìn)行調(diào)試，可不是一件簡(jiǎn)單的事情。
a 探頭焊接位置及探頭匹配電阻
探頭位置及探頭匹配電阻的選取，要盡量減少對(duì)原來(lái)系統(tǒng)的影響，同時(shí)又能保證分析儀能夠獲得足夠的能量，能正常解碼。
正常PCIE總線上可選的探頭接出位置有如下的3個(gè)點(diǎn)：
圖3 PCIE總線差分信號(hào)傳輸
可以推斷出A，B，C 這3點(diǎn)中A的信號(hào)強(qiáng)度，B其次，Czui弱，這是由于經(jīng)過(guò)傳輸后，信號(hào)會(huì)衰減的緣故。因此，推薦將探頭位置設(shè)定在A點(diǎn)，這時(shí)信號(hào)。一般而言 A點(diǎn)的位置實(shí)際在板子上為印刷線路，焊接操作難度很大，一般推薦直接焊接在隔離直流的電容靠近A點(diǎn)的焊盤側(cè)。
探頭匹配阻抗的選取要保證上面說(shuō)的，我們一般希望能從PCIE的連接上取得10%左右的能量，這樣可以保證影響較小，因此推薦的匹配阻抗在330歐姆到470歐姆之間，特別對(duì)于GEN3的速度，探頭電阻默認(rèn)設(shè)定是470歐姆。具體使用電阻參數(shù)規(guī)格，需要與力科協(xié)議分析部門的銷售及支持人員溝通。
b 確定使用內(nèi)部時(shí)鐘還是外部時(shí)鐘
什么時(shí)候需要考慮這個(gè)問(wèn)題？當(dāng)抓的數(shù)據(jù)有很多錯(cuò)誤，但又不屬于我們剛剛在*部分d節(jié)中討論的那些，那么下一個(gè)動(dòng)作，可以嘗試改變一下分析儀CLOCK源的設(shè)置，看看有沒(méi)有改善或者解決。如下圖4
圖4 改變參考時(shí)鐘輸入源
c Lane順序?qū)φ{(diào)功能(SWIZZLING CONFIG)
采用飛線測(cè)試時(shí)候，還會(huì)碰到一種情況，焊接的時(shí)候有可能把Lane的連接順序或者極性焊錯(cuò)了，就沒(méi)有辦法按默認(rèn)設(shè)置去抓取數(shù)據(jù)了，這時(shí)在圖2的狀態(tài)欄及下圖的儀表盤（DASHBOARD， 按圖2的藍(lán)色圖標(biāo)）都可以看出來(lái)極性不對(duì)，但Lane的順序就只能在儀表盤中顯示了。極性反了，可以通過(guò)反轉(zhuǎn)某位極性的設(shè)置來(lái)糾正，但Lane的順序反了要如何處理？因?yàn)樵谶B接點(diǎn)細(xì)小，線數(shù)比較多，比較難進(jìn)行手工焊接的情況下，重新焊接顯然不是的方案，參考下圖5的4，對(duì)應(yīng)物理Lane的順序及邏輯Lane的順序
圖5 儀表盤（DASHBOARD）窗口顯示的狀態(tài)參數(shù)
能看到目前是一一對(duì)應(yīng)的，但對(duì)于錯(cuò)誤的連接順序，能看到對(duì)應(yīng)物理及邏輯的Lane順序，或者某些位或者所有的位有不對(duì)應(yīng)的地方，這是我們就要用到圖1中的4 Lane順序?qū)φ{(diào)功能(SWIZZLING CONFIG)，如下圖5：
圖5 Lane順序?qū)φ{(diào)功能(SWIZZLING CONFIG)
設(shè)置正確的邏輯Lane順序，使之符合實(shí)際的Lane連接。另外一個(gè)需要用到Lane 順序?qū)φ{(diào)功能的地方，就是當(dāng)我們?cè)谧鲲w線測(cè)試的時(shí)候，懷疑某個(gè)Lane的連接有問(wèn)題或者壞了，這是我們可以將Lane接到其他的認(rèn)為是好的物理Lane的端口上面，然后在圖5的Lane順序?qū)φ{(diào)功能(SWIZZLING CONFIG)對(duì)話框中去設(shè)定正確的對(duì)應(yīng)關(guān)系，從而確認(rèn)Lane端口好壞。
關(guān)于儀表盤部分有一點(diǎn)需要注意：儀表盤顯示的狀態(tài)不是每次馬上實(shí)時(shí)更新的，有時(shí)候我們會(huì)發(fā)現(xiàn)當(dāng)前的現(xiàn)實(shí)狀態(tài)與實(shí)際分析儀面板顯示不一致，等緩存的內(nèi)容上傳到主機(jī)的時(shí)候，它的狀態(tài)就會(huì)被刷新。
d 探頭的焊接技巧。
PCIE如此高的速度，尤其是8G速度時(shí)，離散參數(shù)對(duì)測(cè)試的結(jié)果影響越來(lái)越大。鑒于焊接點(diǎn)的挑戰(zhàn)性，建議：
- 由經(jīng)驗(yàn)豐富的焊接人員進(jìn)行焊接
- 焊接加熱時(shí)間不能太長(zhǎng)，應(yīng)該控制在30s以內(nèi)。保持焊接點(diǎn)圓滑，減少離散參數(shù)
- 必須進(jìn)行固定，防止探頭拉扯，損傷線路板上的走線
尋求力科
如經(jīng)過(guò)以上努力還是無(wú)法解決問(wèn)題時(shí)，這時(shí)可以尋求力科本地銷售或者的幫助，或者寫(xiě)給psgsupport@edynelecroy.com，用英語(yǔ)寫(xiě)了，這樣可以讓更多的非中文母語(yǔ)人員能看到問(wèn)題，并給出他們自己的建議。
為了更加有效的溝通，建議在提問(wèn)前準(zhǔn)備好一下信息以備查詢：
a. 一段含有問(wèn)題的trace 文件，包含SKIP Ordered Sets。
b. 主機(jī)操作系統(tǒng)的描述
c. 待測(cè)系統(tǒng)的描述，PCIE的速度及寬度，RC或者Switch，及EP的類型
d. 分析儀的型號(hào)及序列號(hào)（可以從trace文件里面看到），飛線測(cè)試套件的型號(hào)及序列號(hào)
有了這些后，人員基本了解系統(tǒng)的狀況，可以提供更有效幫助。